viernes, 21 de julio de 2017

El problema de los nemátodos parásitos, más cerca de solucionarse en los cultivos

Aunque muchos no lo sepan, las plantas también tienen gusanos parásitos. Concretamente se les llama nemátodos y son microscópicos. De hecho, los nématodos son uno de los problemas más importantes de la agricultura hoy en día. Suponen unas pérdidas multimillonarias para la agricultura a nivel mundial. Estos “gusanitos” se meten en las raíces de las plantas, y empiezan a reproducirse, manipulando el genoma de las plantas para hacerlas que produzcan grandes tumores en su raíces (como se puede ver en la imagen de más abajo) y así poder alimentarse y vivir en estos tumores. Estos grandes tumores son muy perjudiciales para la planta ya que impide a ésta poder extraer del suelo el agua y los compuestos nutritivos, matándola pasado un tiempo.
Investigadores españoles y japoneses acaban de publicar un artículo en la importante revista Frontiers in Plant Science donde cuentan los grandes descubrimientos que han hecho para avanzar en la lucha contra esta amenaza de los cultivos.


¿Cómo lo han hecho?

En primer lugar se preguntaron cómo es posible que estos pequeños gusanos consigan hacer crecer unos tumores tan grandes en tantos tipos de plantas a lo largo de todo el planeta. Concretamente se centraron en uno de los nemátodos más importantes, llamado Meloidogyne incognita y en la planta Arabidopsis thaliana, una “mala hierba” de la que ya hemos hablado a lo largo del blog muchas veces, porque es una de las plantas modelo más utilizadas entre los investigadores de plantas, por su genoma tan sencillo, su tamaño y la facilidad para reproducirse.
Imagen de raíces de planta de tomate atacadas por el nemátodo (Imagen por Scot Nelson (Creative Commons).

Infectaron varias plantas con el nemátodo y analizaron las células de la raíz de la planta infectada durante varias fases con varias pruebas moleculares y por microscopía. Además hicieron una secuenciación de los genes que se expresaban en la planta mediante la técnica de RNA seq (de la cual ya hemos hablado en otros artículos del blog) comparado con el control. Además tiñeron con un tinte especial las raíces de la planta, para poder diferenciar qué células eran modificadas por el parásito durante el crecimiento del tumor.
Con todas estas pruebas pudieron ver que el parásito modifica el desarrollo de las raíces de las plantas a través de los genes de las células madres vegetales de los tejidos vasculares de la planta (es decir, lo equivalente a las células de nuestras venas y arterias en las plantas). Esto lo hace para poder alimentarse de la planta y así poder reproducirse, para poder ir atacando a otras plantas del entorno.

Conclusiones

Esta investigación es muy importante para la lucha contra este tipo de nemátodos en la agricultura, porque ha conseguido descubrir qué genes son los que manipula el nemátodo en la planta. Esto se podrá utilizar en el futuro para que se desarrollen plantas que tengan estos genes modificados y así estos gusanitos tan fastidiosos no puedan parasitar la planta.

La imagen del nemátodo al microscopio electrónico ha sido realizada por William Wergin and Richard Sayre. Colorized by Stephen Ausmus. U.S. Department of Agriculture (Wikipedia Commons).
Compartir:

jueves, 13 de julio de 2017

Descubiertos microbios que ayudan a que podamos seguir comiendo chocolate

Todos los que somos adictos al chocolate sabemos lo que sufriríamos si algún día desaparece de nuestras vidas, o si hubiera alguna plaga que destruyera una gran parte de las plantas de cacao y transformara el chocolate en un artículo de lujo que solo algunos afortunados pudieran comer.
Por eso hay muchos científicos trabajando constantemente en mejorar el árbol del cacao y en sus técnicas agrícolas para evitar que esto pase. Una de las mayores amenazas de todos los cultivos del mundo son los microorganismos patógenos.
Una de las formas de luchar contra estas enfermedades de las plantas, de forma respetuosa con el medio ambiente, acaba de ser demostrada en el árbol del cacao y acaba de ser publicada en la prestigiosa revista “Proceedings of the Royal Society B” (el artículo original lo puede ver en este enlace).


¿Cómo lo hicieron?

Cada vez está más reconocido que los microorganismos que tenemos a nuestro alrededor afectan al resto de los seres vivos del planeta (de otros planetas aún no lo sabemos), desde las plantas hasta los humanos. Esta interacción afecta a los seres vivos tanto para mal (provocando enfermedades) como para bien (protegiéndonos de enfermedades, ayudándonos a ingerir nutrientes, a luchar contra el estrés, etc.).
Entre estos microorganismos están los hongos endofíticos, hongos que habitan dentro de las propias plantas de forma que existe una simbiosis. La planta le da un lugar a los hongos para vivir y algo de alimento, y el hongo le aporta defensas contra otros hongos además de nutrientes.
Con esta base, lo que hicieron un grupo de científicos estadounidenses y panameños fue utilizar estos hongos beneficiosos para proteger a plantas de cacao de enfermedades.
En primer lugar seleccionaron el suelo de hojas muertas de bosques donde las plantas estuvieran saludables (sospechando que ahí habitaban hongos “buenos” que protegían a las plantas de los hongos “malos”).
Este suelo se lo aplicaron a pequeñas plantas de cacao y las expusieron a una enfermedad. ¡Y descubrieron que resisten las enfermedades mucho mejor que las control!
Una vez que vieron que "algo" este “suelo de hojas muertas” protegía al cacao, estudiaron qué es lo que tiene este suelo de especial. Gracias a una serie de análisis bioquímicos y genéticos descubrieron que había un microorganismo protector lo que preotegía a las plantas, concretamente un hongo llamado Colletotrichum tropicale.
Aislando este microorganismo y aplicándolo por sí solo a las plantas de cacao, comprobaron que este microorganismo era el que protegía de algunas enfermedades provocadas por hongos, concretamente de un hongo llamado Phytophthora palmivora.

Conclusiones.

Este es otro ejemplo del potencial que tienen los microorganismos beneficiosos para la agricultura. Es una forma natural y totalmente sostenible medioambientalmente de proteger los cultivos sin necesidad de utilizar los peligrosos agroquímicos. 


La imagen de la Phytophthora es autoría de Supattra Intavimolsri Department of Agriculture, Thailand (Wikipedia Commons)

Compartir:

martes, 4 de julio de 2017

El éxito de las bacterias como alternativa a los fertilizantes sintéticos también depende de las plantas

Introducción

La intensificación sostenible de la agricultura quiere proporcionar seguridad alimentaria a una población mundial creciente y al mismo tiempo reducir los efectos negativos medioambientales de la agricultura. Para conseguirlo, es necesario desarrollar nuevas estrategias que permitan aumentar la eficiencia de los cultivos en la utilización de recursos (nutrientes, agua, suelo…) manteniendo los rendimientos actuales. 

De forma natural encontramos en el suelo gran variedad de microorganismos capaces de interaccionar con las plantas y estimular su crecimiento. Entre ellos, encontramos las bacterias promotoras del crecimiento vegetal o PGPB (del inglés Plant Growth Promoting Bacteria) que pueden vivir en el interior, la superficie y/o alrededores de las raíces de las plantas proporcionándoles una mejor nutrición mineral, regulando su crecimiento y/o disminuyendo los efectos de otros microorganismos perjudiciales. 

Como en los animales (y humanos), las hormonas controlan y regulan el funcionamiento de las plantas. Entre ellas, el etileno participa en diversos procesos. El papel más conocido del etileno es su influencia en la maduración de los frutos, dando lugar a varios cambios, como el paso de color verde a rojo, de sabor de ácido a dulce y/o de textura dura a blanda. Sin embargo, el etileno está involucrado en otros procesos durante el crecimiento de la planta como la respuesta a los cambios ambientales (sequía, inundación, deficiencias en nutrientes en el suelo…) y la interacción con microorganismos (defensa frente a patógenos y establecimiento de relaciones beneficiosas).

La utilización de dichas bacterias supone una buena estrategia para reducir e incluso reemplazar los fertilizantes sintéticos en la agricultura. Por eso, entender cómo las bacterias interaccionan con las plantas y promueven su crecimiento es esencial para utilizarlas de manera adecuada y efectiva a gran escala en los sistemas de agricultura integrada. Para investigar más en el tema, en la Estación Experimental del Zaidín (Granada, España) hemos publicado un artículo en la prestigiosa revista Annals of Botany en el cual estudiamos cómo afectan las hormonas de la planta, en concreto el etileno, en su relación con los microorganismos beneficiosos que le rodean.

¿Cómo lo hicimos?

Se realizo el experimento con plantas de tomate “normales” o sensibles al etileno y plantas completamente iguales pero insensibles a etileno debido a una mutación en una proteína receptora. Se utilizaron dos bacterias aisladas de suelos áridos del sur de España (Bacillus megaterium o Enterobacter sp.) y se inocularon en las raíces de plantas de tomate de diez días de vida. Además, se utilizaron también plantas sin bacterias como control de los experimentos. 

Después de la cosecha se analizó el crecimiento secando y pesando las plantas. Además, se estudió el contenido en nutrientes minerales, varias hormonas y metabolitos de las plantas para observar los efectos que producen las bacterias viviendo en las raíces de las plantas.
En este estudio se vio que Bacillus megaterium solamente era capaz de promover el crecimiento de las plantas de tomate si eran sensibles a etileno después de dos meses de crecimiento, mientras que Enterobacter sp. aumentaba el crecimiento en plantas sensibles e insensibles a etileno. Además, las bacterias modificaban los niveles de metabolitos de la raíz en las plantas juveniles produciendo B.megaterium mayores cambios en los niveles de azúcares y Enterobacter sp.  en los niveles de amino ácidos. 

Conclusiones

En este estudio se ha demostrado que la sensibilidad a etileno es esencial para que la bacteria beneficiosa Bacillus megaterium pueda ejercer sus efectos positivos sobre el crecimiento de las plantas. Sin embargo, la mutación que produce la insensibilidad a etileno no afectaría a la bacteria Enterobacter sp.
El autor de este artículo es Pablo Ibort

Compartir:

miércoles, 28 de junio de 2017

¿Cómo buscar información científica que ayude al diagnóstico de casos médicos?

Una inmensa cantidad de imágenes es producida diariamente en los hospitales derivadas del diagnóstico a través de técnicas de imagen. Muchas de estas imágenes son distribuidas a través de la literatura científica, sumamente valiosas para la práctica clínica rutinaria, para la investigación y para la educación. Sin embargo, para el personal sanitario no es fácil encontrar la información deseada entre la enorme cantidad de datos disponibles y el tiempo limitado del que disponen. Por tanto es necesario gestionar y recuperar documentos/imágenes de manera efectiva y eficiente. Los sistemas de recuperación de información son herramientas muy útiles para proporcionar acceso a la literatura biomédica relacionada con las necesidades de los profesionales sanitarios, quienes asiduamente usan estos sistemas que benefician la toma de decisiones y la atención al paciente. La mayoría de los métodos existentes utilizan búsqueda mediante texto y no aprovechan toda la información visual contenida en las imágenes.

Como resultado de mi tesis doctoral y el trabajo con el equipo de la Universidad de Ciencias Aplicadas de la Suiza Occidental (HES-SO, del francés Haute École spécialisée de Suisse occidentale) publicamos este trabajo en la revista Journal of the Association for Information Science and Technology. Este artículo se ocupa de los mecanismos de búsqueda capaces de aprovechar conjuntamente la información médica textual y visual. Como resultado se ha desarrollado la herramienta llamada Shangri-La (se puede encontrar una demo en aquí).


Este breve video muestra un ejemplo de cómo realizar una búsqueda utilizando Shangri-La.

¿Cómo lo hemos hecho?

En primer lugar necesitamos extraer información de las imágenes y del texto. Primero, para obtener información de las imágenes se utilizan descriptores que extraen características como el color, la textura o la forma. 

Hay información que puede ser extraída directamente de las imágenes. Las flechas representan el centro, la escala y la orientación de los puntos claves detectados en la imagen.
En segundo lugar se extrae información del texto, mediante la búsqueda, localización y clasificación de elementos del texto y se buscan relaciones entre ellas empleando el conocimiento previo del dominio o de otras frases. Por último se utilizan estrategias de fusión para integrar la información visual y textual. Sin embargo, esta es una tarea difícil, ya que las características visuales no siempre contienen suficiente información para ayudar en la búsqueda de información. Esta trabajo define un criterio para la fusión adaptable a la consulta, que muestra cuándo los descriptores visuales son apropiadas para ser fusionadas con el texto. Este criterio se basa en la sinonimia entre la información textual y las características visuales. 
Además en este trabajo se integra una estrategia de clasificación de imagen en modalidades. Se desarrolla una técnica de aprendizaje semi–supervisado junto con una estrategia de “crowdsourcing” para lidiar con la desigualdad en el número de imágenes por clase (no existe el mismo número de ejemplos de imágenes en todas las modalidades).
Así se extrae toda la información de los artículos científicos contenidos en la base de datos a utilizar y de las imágenes contenidas en esos artículos. De este modo, cuando se utiliza el sistema se hace una consulta sobre un caso médico (con la información recopilada sobre el paciente, sus síntomas y los resultados de las pruebas de diagnóstico realizadas incluyendo imágenes) se pueden buscar artículos relevantes para su diagnóstico. Para ello se extrae la información textual y visual de la consulta utilizando los mismos métodos que se han utilizado para extraer la información de la base de datos. Así se puede comparar con la información guardada y recuperar como resultado la información más similar y, por tanto, los artículos relevantes.

Conclusiones


Este trabajo puede potencialmente ayudar al personal sanitario a tomar decisiones sobre diagnósticos difíciles, mediante el sistema de búsqueda de información basado en casos Shangri-La. El principal objetivo de este trabajo es hacer disponible, además de la información textual, la información visual contenida en los casos médicos. Una web simple como Shangri-La facilita las búsquedas a los usuarios a la hora de trabajar e interactuar con datos que contienen texto e imágenes.

El artículo completo se puede encontrar aquí.


Compartir:

miércoles, 21 de junio de 2017

Los soldados zombies existen, pero solamente entre los escarabajos

Aunque parezca un titular de película de ciencia ficción de serie B, no lo es. Los “zombies” existen, se llaman “insectos zombies” aquellos insectos que son infectados por un hongo patógeno o parásito que altera su comportamiento y morfología para beneficiarlo, y acabar matando al insecto. De hecho, este fenómeno no existe únicamente entre los insectos, ¡también existe entre los humanos! Aunque no de forma tan marcada, un ejemplo es la toxoplasmosis que afecta  a los gatos y a otros mamíferos, y que llega a infectar a los humanos. Incluso este parásito se considera que altera el comportamiento de los ratones (hacen que sean más lentos  más "suicidas" para que sean más fáciles de ser comidos por los gatos y así contagiarlos) e incluso puede que hasta el comportamiento de los humanos, provocando que sea más proclive a enfermedades mentales y que sientas más atracción por los gatos y esto ayuda al parásito a seguir colonizando humanos y gatos (pero no quiero desviarme porque este no es el objetivo del artículo).

Estos tipos de parásitos “transforman” al hospedador (normalmente insectos) en un “zombie”, que acaba haciendo lo que le beneficia al hongo para poder seguir dispersándose, por ejemplo, les suelen obligar a subirse a lo alto de las flores para que atraigan a otros insectos y se peguen a ellos para contagiarle el hongo.
Científicos de la Universidad de Arkansas y de Cornell (Estados Unidos), acaban de publicar el descubrimiento de una nueva variedad de hongos “zoombizantes” de insectos en la prestigiosa Journal of Invertebrate Pathology. Concretamente han descubierto que un hongo llamado Eryniopsis lampyridarum es capaz de infectar al “escarabajo soldado Goldenrod”, perteneciente a la familia de los coleópteros, Chauliognathus pensylvanicus, ¡¡y transformarlo en zombies!!

¿Cómo lo hicieron?

En 1996, en la Universidad de Arkansas, encontraron gran cantidad de escarabajos soldados Goldenrod (como los de la imagen, la de abajo, obviamente ;) ) pegados por las mandíbulas a unas flores llamadas Aster pilosus. Las alas estaban abiertas y tenían todo el cuerpo cubierto por un hongo (como el de la imagen). Además, alrededor de estos escarabajos infectados y aparentemente muertos, había multitud de escarabajos de la misma especie alimentándose del polen de esa misma flor. Además, se observaron varios grupos de escarabajos sanos copulando con estos escarabajos infectados por el hongo.
Resultado de imagen de Chauliognathus pennsylvanicus
Escarabajos soldados Goldenrod sin infectar
Insecto zombie infectado 
A ver este efecto tan curioso, lo que hicieron estos científicos fue recolectar a varios de estos insectos, tanto sanos como infectados, y observarlos en el laboratorio, observando su comportamiento durante varios años, hasta el año 2016, que pudieron concluir que el comportamiento de los escarabajos era debido al hongo.
Finalmente llegaron a la conclusión que este hongo modificaba el comportamiento de los escarabajos, obligándolos a volar a la flor, morder la flor, y dejar abiertas las alas para atraer a otros escarabajos a copular con ellos y así contagiarles el parásito.

Conclusiones

Aunque parezca que estamos hablando de un guión de una película de terror, el caso de los insectos zombies es un hecho no tan raro en la naturaleza. Esto nos ayuda a darnos cuenta que la ciencia aún tiene mucho que enseñarnos y sorprendernos, por lo que ¡muchas veces es mejor leer sobre ciencia que ver una película de terror!
Autor de insecto sin infectar: Mrs. Gemstone (https://www.flickr.com/photos/gemstone/6176909778   CC BY-SA 2.0)
Autor de la imagen del insecto infectado: cotinis (https://www.flickr.com/photos/pcoin/5021492107  CC BY-NC-SA 2.0)


Compartir:

martes, 13 de junio de 2017

Descubren cómo las micorrizas ayudan a las plantas a combatir la sequía.

Ante el escenario de cambio climático, la agricultura se ve cada vez más afectada por sequías pronunciadas. La presencia en el suelo de micorrizas (asociaciones entre hongos del suelo y las raíces de las plantas, presentes en todos los ecosistemas naturales), puede ayudar a aliviar los efectos de la falta de agua en los cultivos. Las plantas micorrizadas mejoran la captación agua y nutrientes del suelo, además de estar más protegidas frente al daño oxidativo producido durante el estrés hídrico (sequía). Recientemente sabemos que las micorrizas también modifican y mejoran la capacidad de transportar agua en la raíz.
Las acuaporinas son proteínas presentes en todos los organismos vivos (también en humanos) que forman canales en las células, transportando agua y otros compuestos (Dióxido de Carbono, urea, Silicio, Boro, glicerol…). La regulación de las acuaporinas (el aumento o disminución de estas proteínas en las membranas) es esencial para que la planta mantenga un balance de agua adecuado para su funcionamiento.
La micorriza (como las que se pueden ver en las imágenes de este artículo) es capaz de modificar la cantidad y/o la funcionalidad de las acuaporinas para regular el transporte de agua en la raíz, aumentando la tolerancia a la sequía. Por eso, entender cuáles son las acuaporinas clave que la micorriza regula en condiciones de sequía es esencial para entender cómo el hongo actúa para mejorar la tolerancia al déficit hídrico y podría aplicarse en futuros estudios de mejora genética.


En mi grupo de investigación en la Estación Experimental del Zaidín (CSIC) en Granada (España) acabamos de publicar un artículo en la prestigiosa revista Frontiers in Pant Science donde arrojamos algo de luz a este sistema tan interesante de micorrizas. 

¿Cómo lo hicimos?

Se inocularon dos variedades de maíz (una tolerante y otra sensible a la sequía) con un hongo formador de micorrizas (Rhizophagus irregularis o también llamado Glomus intraradices). Después de mes y medio de crecimiento en macetas de 1 L, la mitad de las plantas se sometieron a sequía (limitando el aporte de agua) durante dos semanas, simulando una sequía severa.
Tras la cosecha, se analizaron distintos parámetros fisiológicos que nos dan una idea del estado de la planta (peso, estado de sus membranas, estado del aparato fotosintético, acumulación de especies reactivas del oxígeno,…)
Además se analizó cómo se regulan las acuaporinas de maíz (existen 36 acuaporinas en maíz, de las cuales se analizaron 16 por estar reguladas por la micorriza) en ambas variedades y en las distintas condiciones (sequía y normalidad, con y sin micorrizas) utilizando la técnica de la Reacción en Cadena de la Polimerasa en tiempo real (del inglés qRT-PCR). Mediante esta técnica es posible cuantificar la expresión génica de forma relativa de un gen frente a otro gen normalizador que se expresa constitutivamente, es decir, los genes que se "encienden" y se "apagan" cuando se pone a la planta en diferentes condiciones. De esta forma, podemos averiguar si un gen se está induciendo o reprimiendo en nuestras condiciones de estudio.

Conclusiones

En este estudio se vio que, el efecto positivo de la micorriza frente a la sequía es mayor en una variedad de maíz sensible a la sequía con respecto a una variedad tolerante, posiblemente porque la planta tolerante ya tiene sus propios mecanismos de defensa frente al estrés.
Además, se descubrió que un mayor número de acuaporinas (9 de ellas) estaba regulado durante la sequía en la variedad sensible cuando la planta estaba micorrizada que en la variedad tolerante (solamente 3 de ellas). Esta mayor regulación (principalmente su represión) podría ser la forma que tienen estas plantas de evitar la pérdida de agua. Es más, la micorriza parece que interfiere o ayuda a la planta a "hacer funcionar" estas acuaporinas, lo que podría ser clave para esta ayuda que le da a la planta.
Es decir, en este artículo hemos identificado los sistemas mediante los cuales las micorrizas son capaces de hacer que un cultivo aumente su tolerancia a la sequía, lo que es muy importante en una agricultura en la cual la falta de agua ya está siendo un gran problema.

Este artículo ha sido escrito por la colaboradora de nuestro blog "artículos científicos para no científicos", que también es autora principal del artículo del que habla el blog:
Gabriela Quiroga García, investigadora predoctoral.
Estación Experimental del Zaidín (CSIC), Granada (España).


Compartir:

miércoles, 7 de junio de 2017

Nuevo estudio con isótopos radioactivos muestra cómo se alimentaban las primeras ciudades de la historia

La aparición de los primeros centros urbanos representa uno de los momentos más interesantes de la historia de la humanidad, y uno de los que más difíciles de estudiar (porque hace muuuucho tiempo de esto, y los restos son muy limitados).
Un estudio publicado el pasado lunes en la prestigiosa revista Nature Plants, demuestra cómo la agricultura extensiva provocó y permitió la aparición de las primeras ciudades en el norte de Mesopotamia.
Hasta ahora se pensaba que el desarrollo de las primeras ciudades se consiguió por el desarrollo de técnicas agrícolas intensivas, con fertilización y riego de pequeñas zonas con altos rendimientos para la época, pero muy trabajadas. Sin embargo, actualmente la alimentación mundial se sostiene fundamentalmente por la agricultura extensiva, ¿pero cuándo comenzó esta agricultura extensiva? Tal vez desde antes de lo que se pensaba.

¿Cómo lo hicieron?

En este estudio se han utilizado isótopos radiactivos estables de carbono ( δ13C) y de nitrógeno (δ15N) para averiguar algo más de la agricultura de las primeras grandes sociedades organizadas del planeta. Estos isótopos son, a grandes rasgos, átomos de un mismo elemento, cuyos núcleos tienen una cantidad diferente de neutrones, y por lo tanto, difieren en número másico. Gracias a esta ligerísima diferencia entre número de neutrones de compuestos orgánicos se pueden conocer desde la antigüedad de unos restos hasta cómo se cultivaron diferentes cultivos.  
Usando los valores de δ13C y δ15N de restos de cultivos (276 muestras de granos de cereales carbonizados y 44 muestras de semillas) encontrados en sitios arqueológicos de Tell Sabi Abyad, Tell Zeidan, Hamoukar, Tell Brak and Tell Leilan (6500–2000 años antes de Cristo) consiguieron deducir que prácticas tan actuales como la fertilización y el manejo del agua para el riego formaban una parte importante de la agricultura que se practicaba en el milenio 7 antes de Cristo.

Concretamente, se ha podido determinar porque los valores del δ15N en cereales que han sido fertilizados, aumenta un 10% respecto a los que no lo han sido, además varían en función del tipo de abono (residuos caseros o compost o heces de ganado). Por otra parte, el δ13C nos puede dar mucha información sobre el agua que tenía el cultivo que se ha recogido. Es decir, los granos que tenían más agua  (los que fueron regados) tenían mayor cantidad de δ13C, que los que no fueron regados (en agricultura extensiva, antiguamente no se regaban los cultivos extensivos). De esta forma han podido saber qué cultivos han sido regados y abonados (agricultura intensiva) frente a los que no lo fueron (agricultura extensiva).
Con estos datos, combinándolos con la localización de las antiguas ciudades de Mesopotamia, con los datos arqueológicos de estas ciudades y asentamientos (densidades de poblaciones, tamaño… ) y el análisis de la procedencia de los diferentes granos (trigo, cebada, lentejas, guisantes…), los científicos han podido trazar un mapa de la relación entre las sociedades de hace 9 milenios y la agricultura que practicaban.

Conclusiones.

Gracias a esta investigación se ha visto cómo, aunque en los primeros centros urbanos se aplicaban prácticas de agricultura intensiva, se tuvo que pasar de una pequeña agricultura intensiva a una agricultura extensiva. Esto se tuvo que hacer para poder alimentar a las poblaciones de las ciudades que comenzaban a crecer mucho, influyendo en el desarrollo de nuevas formas de centralización política y burocrática. También se ha visto en este estudio que tanto la agricultura intensiva como la extensiva se combinaron en las primeras ciudades de las historia para poder dar de comer a tanta población que estaba creciendo de forma inédita en la historia de la humanidad.
Es decir, sin agricultura ¡¡no hubiera habido civilizaciones ni el resto de las ciencias ni arte ni nada!!
PD: Permítanme esta última licencia poética e imparcialidad debido a mi profesión como ingeniero agrónomo e investigador en el campo de a agricultura ;).

Compartir:

martes, 30 de mayo de 2017

¿Sabes diferenciar una noticia con base científica de una pseudocientífica o falsa?

Uno de los grandes problemas que tiene la ciencia hoy en día es su lado oscuro, la pseudociencia. Contra toda expectativa, internet, en lugar de ayudar a la difusión de la ciencia, ha ayudado a difundir la pseudociencia.
Actualmente cualquiera que quiera escribir cualquier mentira puede hacer que ésta tenga una apariencia verídica y se transforme en viral simplemente con hacer un video bonito, un artículo con apariencia científica o imagen impactante. 
En el blog mucha gente se ha puesto en contacto conmigo pidiendo que les diga si alguna noticia tiene base científica, y me he dado cuenta que muchas veces es complicado diferenciarlas, porque hay algunas muy elaboradas. 
El objetivo de este artículo no es definir la diferencia entre ciencia y pseudociencia, para eso existen muchos otros artículos, como podéis ver en este link

A continuación os voy a dar algunos trucos muy sencillos que yo uso para darle credibilidad a una noticia y que aunque no son infalibles, te dará más confianza a la hora de creerte una noticia y difundirla sin que nadie te pueda tachar de crédulo (o de algo peor):

1. No creas que nada es absolutamente cierto e irrefutable. La base del método científico es que no hay verdades inmutables, sino que todo se puede refutar mediante la hipótesis, experimentación y observación.  Pero hay bases científicas que tienen tantas evidencias que es prácticamente imposible de cambiar (la tierra NO es plana, punto).

2. ¿La noticia hace referencia a un artículo científico publicada en una revista científica de prestigio? ¿Cómo saber si una revista científica es de prestigio? En general (aquí habrá puristas que lo critiquen, pero vamos a lo sencillo) éstas están incluidas en un ranking llamada Journal Citation Reports, donde las evalúan todos los años y se les da una puntuación (índice de impacto) (existen otros rankings, pero este es el más habitual). Habitualmente, cuanto mayor es este índice, más fiable es la revista. No vale con que lo diga la Universidad X, si no está publicada en revistas internacionales, no te fíes. Hay instituciones que se hacen pasar por universidades para publicar artículos sectarios (prefiero no poner ejemplos concretos).

3. ¿Este artículo científico aparece en la noticia con su link y es fácil de acceder a él en el caso que quieras contrastar la información? Si no existe ese link, o el link te manda a otra noticia, y esta a otra noticia… directamente no te lo creas.

4. Si manejas el inglés, siempre es bueno leer el artículo original. Muchas noticias de internet interpretan de forma falsa el artículo al que hacen referencia (si os interesa mucho, me lo podéis mandar y me ofrezco a intentar explicároslo).

5. ¿En cuantos individuos se ha hecho el experimento? A veces, en revistas de bajo índice de impacto aparecen artículos describiendo un experimento realizado en muy pocas personas/animales/ensayos. Es decir, si lees que en un experimento se han analizado 10 personas, no te lo creas, si han hecho el experimento en 10.000 personas, puedes empezar a creértelo. Si lo hacen en animales o en células in vitro, puede ser un avance interesante, pero puede que al pasar a humanos o a gran escala no funcione. 

6. Si es una noticia muy impactante (la vacuna contra el SIDA, la cura del cáncer, la energía limpia definitiva…. ) contrástala, ese tipo de descubrimientos/avances se dan una vez en la historia.

7. ¿Te quieren vender un producto milagroso relacionado con esa noticia aparentemente científica impactante? Desconfía.

8. En general los avances científicos no vienen de un artículo aislado, sino de un conjunto de artículos que llegan a los mismos resultados. Es decir, si lees que un anciano del Tíbet ha encontrado la solución de los problemas del mundo… desconfía.

Espero que estos pasos os ayuden a diferenciar una noticia con base científica de una falsa. Y un último consejo, en caso de duda, no difundáis una noticia.

Compartir:

jueves, 18 de mayo de 2017

Las bacterias ”buenas” luchan contra las “malas” en nuestra ensalada ¡¡y ganan!!

Las frutas y verduras son consideradas como uno de los componentes esenciales para una dieta sana. Concretamente el consumo de vegetales en forma de ensalada se está incrementando en la mayor parte del planeta. Sin embargo, en contraste con el inmenso potencial beneficioso de estos alimentos, hay un incremento de la preocupación de organizaciones como la Organización Mundial de la Salud o de la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos (FDA, del inglés US Food and Drug Administration) de los riesgos de tomar este tipo de alimentos que están sin cocinar, por la presencia de patógenos difíciles de erradicar sin un tratamiento térmico.
En general, todos los vegetales están poblados por millones de bacterias, tanto beneficiosas como patógenas, que habitualmente son eliminadas cuando las consumimos mediante el cocinado de éstas o el lavado con desinfectantes o simplemente con agua. El problema es que, con este incremento del consumo, la elaboración de las ensaladas preparadas y la generalización de múltiples variedades y formas de conservación que muchas veces no es la más idónea, están apareciendo  algunos brotes que pueden ser preocupantes. Algunos ejemplos son el brote de listeriosis que apareció en enero de 2016 en EEUU, o el de Salmonella en los pepinos de 2015.
Una de las posibles soluciones para este problema es estudiar si se puede luchar contra las bacterias patógenas mediante la lucha biológica con bacterias beneficiosas. Con este objetivo un grupo de investigadores indios estudiaron las poblaciones de bacterias en zanahorias, peino, cebolla y tomate, y su trabajo lo acaban de publicar en el último número de la prestigiosa revista científica BMC Microbiology.


¿Cómo lo han hecho?

Compraron zanahorias, pepinos, cebollas y tomates de dos mercados en la India  (Hosur y Salem) entre abril y octubre de 2015. Aislaron bacterias tanto de dentro (sí, sí, ¡de dentro! ¡aunque le quites la piel a las verduras, sigues teniendo bacterias! Se llaman bacterias endófitas y son muy beneficiosas) como de fuera de la verdura. Identificaron las especies mediante secuenciación genética y caracterización bioquímica. Con toda esta información hicieron un estudio bioinformático y estadístico, especialmente orientado para ver la abundancia de los diferentes tipos de bacterias situados en cada verdura y de cómo se relacionan entre ellas.
Uno de los resultados más interesantes fue que había una gran abundancia de bacterias endofíticas (dentro de la verdura) en pepino y tomate comparado con la zanahoria y la cebolla. Cuando clasificaron estas bacterias en patógenas de humanos, de vegetales, beneficiosas de humanos y beneficiosas para vegetales, observaron que la zanahoria y cebolla tenían más bacterias patógenas humanas,  mientras que en el pepino y el tomate dominaban las bacterias beneficiosa para las plantas. 

Conclusiones

Aunque aún queda mucho que estudiar en el complejo mundo de las interacciones microbianas, estos científicos llegaron a la conclusión que las bacterias beneficiosas de las plantas podían llegar a combatir con las humanas por un mismo nicho (es decir, nuestras ensaladas), y creen que si se fomenta el uso de bacterias beneficiosas para la agricultura, no solamente beneficiarán a los cultivos, sino que además podrían conseguir que nuestras ensaladas sean mucho más seguras y sanas para nosotros.


Compartir:

miércoles, 10 de mayo de 2017

Los microorganismos del suelo dirigen las migraciones de los árboles

Una de las grandes alteraciones que está provocando el cambio climático es la alteración de los tipos de árboles que existen en los bosques. Por ejemplo, cuando sube la temperatura a lo largo de varios años seguidos  en una montaña, como está ocurriendo por el calentamiento global, los árboles más adaptados a menores temperaturas van "migrando" (es decir, creciendo sus poblaciones) a mayores altitudes para poder mantener su rango de temperatura (aproximadamente, cada 167 metros la temperatura sube un grado de media). Pero se ha visto que no siempre es así, tiene que haber otros factores que afecten a esta “migración” de los árboles.
Por otra parte, los microorganismos del suelo tienen una influencia muy importante en las plantas (como puedes ver en esta otra entrada del blog sobre los microorganismos de la rizosfera). De hecho, los microorganismos que viven en las raíces, y concretamente en la rizosfera, se considera que son el equivalente de la microbiota intestinal  en los humanos, con la importancia en la salud que esto conlleva. Concretamente, se lleva unos años observando que el “Plant-soil feedback” (el proceso en el cual las plantas alteran las características bióticas y abióticas del suelo donde viven) puede ser utilizada por las plantas como un arma para “luchar por un territorio”. Es decir, diferentes tipos de plantas fomentan el crecimiento de bacterias beneficiosas para ellas y patógenas para otras especies con el fin de que ellas puedan sobrevivir mejor. Explicado de otra forma, las plantas de una misma especie utilizan el pequeño ejército del suelo para conquistar otro territorio.

Investigadores estadounidenses acaban de publicar en la prestigiosa revista nature ecology & evolution los resultados  de un estudio a gran escala sobre este fenómeno del “Plant-soil feedback”. En este estudio han descubierto que este fenómeno es mucho más importante de lo que se pensaba, y que es capaz de moldear los bosques. Han observado que la capacidad de las distintas especies de árboles para “conquistar” nuevas zonas depende en gran manera de la capacidad de éstos de manipular los microorganismos del suelo a su favor.

¿Cómo lo han hecho?

Hicieron varios estudios desde muchos puntos de vista. Por una parte, estudiaron una gran cantidad de zonas montañosas en Estados Unidos, analizando el suelo en cada uno de ellos, en diferentes estratos de altitud, contrastándola con la temperatura a lo largo de los años, así como la distribución de varias especies, especialmente el Populus angustifolia, de la familia del álamo o chopo.
En paralelo a esto, tomaron muestras de suelo a diferentes alturas de la montaña, en suelo que había sido modificado por árboles de P. angustifolia (es decir, que había sufrido un proceso de “Plant-soil feedback”), y otro sin modificar. Entonces cultivaron árboles independientes en los dos tipos de suelos, todos a la misma altura en condiciones de invernadero, y vieron que las plantas que eran cultivadas en suelo modificada por su misma especie crecían mejor. Es decir, las plantas crecían mucho mejor en suelo “preparado” por “su gente” que en suelo preparado por otras especies. En paralelo, hicieron estudios microbiológicos del suelo, demostrando que estas modificaciones del suelo eran debidas a los microorganismos del suelo.

Conclusiones

En este artículo se demuestra que los microorganismos afectan a nuestro entorno de las formas más insospechadas, ya que son capaces de “mover” bosques. Por esta razón, es importantísimo que se invierta en la investigación de los microorganismos que nos rodean, ya que puede ser la fuente de soluciones agrícolas, medioambientales o médicas de formas que hoy en día ni siquiera nos imaginamos. 


Compartir:

martes, 2 de mayo de 2017

El futuro de la Yuca en peligro por la acumulación de mutaciones en su genoma

La yuca, aipim, mandioca, tapioca, guacamota o casava, es un arbusto muy cultivado en Sudamérica, África y el Pacífico. Debido a que en sus raíces contiene almidones de alto valor alimentario es la tercera fuente de carbohidratos más consumida en los países del trópico, después del arroz y el maíz. Aunque fue domesticada en Latinoamérica, se ha extendido también por África, llegando a ser un cultivo básico para la seguridad alimentaria en muchos de los países de este continente.
La mayor amenaza que sufre este cultivo tan importante es que, aunque la especie original se reproducía por semillas, hoy en día la yuca cultivada se reproduce casi exclusivamente mediante clones por estaquillas. Al no existir la mezcla de genes habitual en la reproducción sexual por semillas, a lo largo de muchos años se han acumulando multitud de mutaciones deletéreas en las variedades productivas del cultivo. Estas mutaciones deletéreas son aquellas que no producen la muerte, sino una reducción  de la capacidad de la planta para sobrevivir y/o reproducirse, provocando una pérdida del rendimiento que actualmente se estima en un 60%. Por hacer un símil con humanos, salvando las distancias, sería algo como los problemas que existen en la endogamia en poblaciones muy pequeñas aisladas, que al no haber diversidad acaban acumulándose enfermedades, alteraciones en la estatura o en el estado físico en general.
Un grupo de científicos compuesto por estadounidenses, ugandeses y nigerianos han identificado cuales son estas mutaciones nocivas con el objetivo de conseguir reducir estas mutaciones y mejorar así la productividad de los cultivos, y evitando que llegue a colapsar la especie en un futuro. Los resultados de este trabajo lo pueden leer en el último número de Nature genetics en este link.

¿Cómo lo hicieron?

Secuenciaron el genoma de 241 variedades de yuca con un gran precisión para asegurarse que las mutaciones detectadas no eran la causa de errores en a secuenciación.

Con toda esta información hicieron un complejísimo trabajo bioinformático, uno de estos fue comparar los genomas con el del árbol del caucho, que tiene el mismo origen que la yuca, pero que se diferenció de ella hace unos 27 millones de años.
Además también vieron algunos de los genes que se modificaron por la domesticación, como el aumento del almacenaje de carbohidratos (la yuca tiene entre 5 y 6 veces más almidón que su progenitor), o la eliminación del contenido en alcaloides como el cianuro, muy tóxicos para el hombre.
Una vez identificados la inmensa cantidad de mutaciones dañinas para la yuca, se preguntaron cómo era capaz de sobrevivir un cultivo con esta  inmensa cantidad de mutaciones dañinas (aunque tenga una pérdida de rendimiento tan importante). La respuesta más válida es que una gran cantidad de estas mutaciones en los alelos heterocigóticos. Es decir, aunque hay muchas mutaciones, al tener una segunda copia del mismo gen sin mutar, el daño se controla y el cultivo puede seguir siendo viable. Es decir, es espectacular que el cultivo de la yuca siga existiendo a pesar de la gran cantidad de mutaciones que se han ido acumulando, pero si somos capaces de "limpiar" estas mutaciones deletéreas, el rendimiento del cultivo podría mejorarse muchísimo.

Conclusiones

Este grupo de científicos ha conseguido dar un paso importantísimo para el mantenimiento de un cultivo como el de la yuca al que no se le ha prestado tanta atención en la investigación, entre otras causas debida a que es un cultivo minoritario en los países más ricos. Al conseguir una base de datos de los genomas de este cultivo tan importante se le da una herramienta importantísima a los mejoradores de este cultivo para poder mejorar la yuca, eliminando estas mutaciones, mejorando el rendimiento del cultivo, haciéndolo más sano y completo para las poblaciones cuya base es este alimento. Personalmente quiero destacar que esto es  otro bonito ejemplo sobre como la ingeniería genética y la biotecnología en general es capaz de aportar herramientas para luchar a favor de la seguridad alimentaria en el mundo.



Compartir:

lunes, 17 de abril de 2017

La importancia del silicio en la resistencia a la sequía en el trigo

El estrés por sequía es una de las grandes preocupaciones del sector agrícola debido a que el cambio climático provocará que grandes regiones del mundo vean reducidas sus precipitaciones anuales de forma drástica.
Una de las soluciones para mitigar este problema (que no solucionarlo) es seleccionar cultivos adaptados a la sequía, estudiar las interacciones de estos cultivos con el suelo así como estudiar el papel de los distintos elementos minerales del suelo para poder manejar los requisitos nutricionales de la forma más óptima posible.
Concretamente el Sílice es el elemento más abundante en la tierra después del oxígeno, y tiene una concentración muy importante en el tallo de la mayoría de las plantas terrestres (entre el 1 y el 10% de su peso seco), especialmente de los cereales. Aunque el sílice no se le considera un nutriente esencial, se considera muy beneficioso para las plantas bajo estrés biótico (provocado por organismos vivos como insectos, bacterias..) o abiótico (sequía, heladas..).

El sílice se acumula en las plantas en forma de los llamados fitolitos, y su concentración varía en función de la disponibilidad de agua o la temperatura. Sin embargo, el efecto beneficioso del sílice en las plantas aún no está claro, se sospecha que influye en el equilibrio hídrico de la planta, el ajuste osmótico, la fotosíntesis, la defensa antioxidante o el balance de nutrientes.
Para indagar en el papel del Sílice en las plantas, concretamente en el trigo, un grupo de científicos franceses han desarrollado una investigación cuyos resultados acaban de publicar en un artículo en la prestigiosa revista New Phytologist, que puedes leer en este link, pero que te explico brevemente a continuación.

¿Cómo lo han hecho?

Han monitorizado el crecimiento y los parámetros fisiológicos de plantas de trigo en cultivo hidropónico con las que han simulado que estaban en condiciones de sequía. Además han determinado dónde y cómo se localizaba el silicio y concretamente los fitolitos. 
Han monitorizado las diferentes formas que tomaban estos fitolitos en las diferentes partes de la planta en las diferentes condiciones de sequía, mediante microscopio óptico convencional y mediante una digestión/extracción ácida.
Además, mediante técnicas más complejas han podido realizar un análisis de los fitolitos in situ mediante técnicas de imágenes con rayos X. Además han conseguido realizar interesantísimos análisis de imágenes combinando espectroscopía de fluorescencia en 2D con imágenes 3D usando tomografía computarizada.
Para simular el estrés a sequía aplicaron Polietilenglicol, también llamado PEG. En estas condiciones de sequía simulada observaron que las plantas a las que se aplicaba sílice resistían mucho mejor la sequía, manteniendo la cantidad de agua en la planta. Observaron además que se reducía la transpiración de las hojas, por lo que se reducía la cantidad de agua que perdía la planta.
Además, observaron que las plantas sometidas a la sequía producían muchos más tricomas (pelitos de las plantas), y en ellas se concentraba parte del silicio (cuya función es endurecerlos). Lo más curioso es que, en condiciones de disponibilidad de silicio, éste se concentraba tanto en estos tricomas como en las venas de las plantas, pero si no tenían suficiente silicio, lo enviaban exclusivamente a las venas. Es decir, en caso de sequía solamente llenaban los tricomas de silicio cuando tenían suficiente, dándole prioridad absoluta a las venas. ¿Pero por qué a las venas?


Conclusión.

La conclusión a las que llegaron estos investigadores es que la planta llena las venas de las plantas de silicio en caso de sequía para mantener a la planta rígida (para reforzar “la arquitectura general de la planta”), es decir, para que cuando faltara agua no se pusieran “mustias” y poder así resistir mejor la sequía.



Compartir:

Artículos científicos para no científicos

El objetivo fundamental de este blog es acercar la ciencia a la sociedad de forma que todos seamos partícipes de los avances científicos, haciendo así una sociedad más justa, igualitaria y avanzada. A lo largo de este blog podrás informarte de forma amena, con el máximo rigor científico y de primera mano, de los últimos artículos científicos en las mejores revistas internacionales.

Subscríbete gratis! Te enviaré un email cuando publique la siguiente entrada.

Páginas vistas en total

Todo lo publicado puede difundirse por cualquier medio (nombrando este blog como la fuente). Con la tecnología de Blogger.

Wikipedia

Resultados de la búsqueda

Labels